不完全信息下计及环境成本的多能源集线器博弈优化调度

为解决综合能源系统内多个能源集线器间的不完全信息以及竞争制约关系给系统经济与环境优化调度带来的挑战,建立了经济和环境协同的综合能源系统优化调度模型,并分析了动态价格机制下多能源集线器间的制约关系,采用决策博弈方法对多能源集线器进行优化调度。针对能源集线器间热电联产运行模式的不完全信息,采用贝叶斯博弈对多能源集线器间的不完全信息博弈关系进行建模,并给出了博弈算法描述,获得计及环境成本的多能源集线器间贝叶斯博弈优化调度方案。仿真分析表明,依据不完全信息下多能源集线器间的博弈模型所得综合能源系统经济与环境优化调度方案趋近于实际情况,能够在提高经济效益的同时兼顾环境污染问题,具有合理性和可行性。     

计及多能源集线器的电热综合能源系统分布式优化

由于电热综合能源系统各主体信息不共享、存在隐私保护等,区域内不同主体的自治决策和通信安全变得至关重要。为此,提出一种基于交替方向乘子法(ADMM)的电热综合能源分布式优化方法,以实现电热综合能源系统中能源集线器(EH)的自治决策和分布式优化。建立了电热综合能源系统与EH的优化调度模型,并建立了基于ADMM的电热综合能源系统分布式优化模型,实现了综合能源系统运营商与多个EH运营商的分布式功率交互。同时,采用自适应步长的方法求解所建立的模型,提高了算法的收敛性。     

基于多能源协同的微能网群能源转供优化模型

微能网针对用户的用能需求特点和本地资源条件,可实现分布式能源生产的互补利用。为实现微能网群的高效运行,建立了一种基于多能源协同的微能网群能源转供优化模型。首先阐述了微能网群的概念并建立基于外部能源集线器互联的微能网群基本架构。其次建立了基于内部能源集线器的微能网模型,并在其基础上进一步建立了微能网群的能源转供优化模型。然后将该模型进一步细分为2个运行阶段:微能网内部的多能源转供优化和微能网之间的多能源转供优化。第1阶段是在单个微能网层面解决某种特定能源的短缺问题,而第2阶段是在第1阶段未能完全解决能源的短缺问题时,通过多个能源集线器的协调,从微能网群层面解决多种能源的短缺问题。最后,以一个包含电、气、热/冷负荷和外部能源集线器的系统对所建立模型进行了验证。     

基于联盟博弈的综合能源系统优化运行方法

随着能源行业的不断改革与发展,未来的能源体系将变得更加多元化,综合能源系统中多种能源的有机整合和集成互补将成为发展趋势。提出了一种基于联盟博弈的综合能源系统优化运行方法,首先在包含风电、光伏等分布式能源发电的能源集线器模型基础上,建立了考虑综合需求响应的双层优化模型,上层为最大化能源供应商收益,下层为最小化用户购能成本;其次,构建了适用于能源集线器的不可转移支付联盟博弈模型,实现了能源集线器间的协作运行,并采用分布式联盟构造博弈算法进行求解;最后的算例验证了模型和方法的可行性和有效性,该方法减少了弃风和弃光的能源浪费,降低了购能成本,提升了系统的经济性和灵活性。     

区域综合能源系统双层多目标模糊优化模型预测控制方法

针对区域综合能源系统需满足电网调度要求的特点和自身优化问题,提出一种区域综合能源系统与电网协同的双层多目标模糊优化模型预测控制方法。首先,在考虑区域综合能源源荷储特性模型及其约束基础上,建立双层优化模型,上层模型以电网调度关心的综合能效最大及清洁能源消纳最大等多目标为优化目标;下层模型以运行及用能成本等多目标最小为优化目标。然后,基于模型预测控制,求解单层模型获取上下层目标函数区间,将其模糊化,提出以最大满意度为新目标的模型预测控制方法并求解,从而获得兼顾上下层多目标的优化结果。最后,采用算例仿真验证,表明所提方法正确有效。     

能源集线器控制体模型及其生长型场景模拟分析

基于原有能源集线器建立的静态综合能源系统模型已不能适用供用能生长型需求。为此,本文提出更为优化的能源集线器控制体的概念,并对该控制体进口边界的典型设备进行分类建模,结合考虑网侧约束的异质能量流模型及用户生长型负荷需求约束,建立综合考虑系统“源-网-荷”生长型变化的能源集线器控制体系统模型。通过对典型生长型案例的仿真分析,验证了本文模型的准确性,得出综合能源系统在生长型的变化下,各用户节点的能源供应状态以及系统内的能量流动,为系统未来规划以及调度决策提供支持。     

含电—热—气—冷子系统的区域综合能源系统多场景优化调度

针对当前区域综合能源系统(RIES)研究中未详细考虑含电—热—气—冷子系统(PHGCS)协调运行效果的现状,研究计及能源子系统关键特征变量的RIES多场景优化问题。首先,基于能源集线器概念对以区域混合能源站为核心的能源耦合环节进行能源比例分配建模及分析,分别建立RIES中PHGCS数学模型。然后,提出考虑效率指标最大化、费用指标最小化、排放指标最小化及多目标综合性能指标最优的多场景运行模式,建立在不同负荷结构、多时段、多场景运行模式下的优化分析模型。其次,采用峰谷分时电价机制对RIES整体和分时段性能指标、子系统及耦合环节关键特征变量进行综合分析。最后,通过算例验证了该模型与优化方法的合理性和有效性。     

考虑供热系统精细化建模的区域综合能源系统多目标优化调度

双碳目标背景下,新能源并网需求的大量增加对区域综合能源系统灵活运行能力提出了新的要求。为了有效挖掘系统灵活性资源开发潜力,该文基于热网及热负荷精细化模型,提出一种计及多能灵活性的区域综合能源系统日前多目标优化运行策略。首先,建立供热管网传输模型以及建筑储能特性模型,精细化刻画热能传输动态过程;其次,建立多能灵活性资源模型,定量分析制定调度计划时的热电机组可调节容量;随后,建立考虑多能潮流的区域综合能源系统模型,并提出一种以系统灵活性不足率及综合运行成本为目标函数的日前调度策略。算例结果表明,该文所提的多能灵活性资源模型以及多目标优化调度策略可有效降低系统综合运行成本、提升系统可再生能源消纳率,缓解了系统用能高峰期供能压力。     

计及用户行为及满意度的电-气综合能源系统优化调度

文中以含电转气装置的电-气综合能源系统为研究对象,在引入分时能源价格引导用户进行用能调整的基础上,建立了一种计及价格敏感型用户用能行为和用户满意度约束的优化调度模型。能源供应商通过引导用户进行用能调整的同时,还要兼顾用户的用能体验水平,模型以包含了对于用户削减负荷提供补偿的综合运行成本最小为决策目标,对系统进行全局优化。以改进的IEEE 39节点电力系统和比利时20节点天然气系统组成的综合能源系统为例,验证了该优化调度模型对于系统经济性的提升。     

考虑需求侧响应的含储能区域综合能源系统运行优化

为提高区域综合能源系统的经济效益,提出了考虑需求侧响应的含储能的区域综合能源系统运行优化模型。首先建立包含储能、分布式能源、微型燃气轮机、燃气锅炉、蓄热槽等区域综合能源系统模型和可转移负荷、可削减负荷的模型。然后以系统的总运行成本最小为目标,构建区域综合能源系统运行优化模型;最后采用cplex求解器进行求解,通过算例验证。结果表明,需求侧响应和储能对提高系统经济性具有积极影响,可转移负荷、可削减负荷、储能在系统的调度中起到了移峰填谷的作用,需求侧响应的引入能有效降低系统总运行成本和峰谷差,验证了模型和方法的有效性。     

区域综合能源系统中考虑季节负荷特性的多能流耦合运行研究

为了深入研究区域综合能源系统中电、热以及天然气三种能量流的耦合情况,本文基于能源集线器理论,提出一种适用于冬夏两季不同负荷类型的通用能源集线器模型,建立了该模型下的耦合矩阵及运行模式,结合与之相连的天然气管网与配电网稳态计算,得到能源集线器的能量分配计划。以MATLAB及其simulink为平台实现对该系统的仿真计算,计算结果表明,所提出的模型及计算方法可用于分析能源集线器中不同能流的耦合程度,算法能够合理的反映区域综合能源系统的稳态特性。通过运行模式的对比与检验,进一步证明了考虑负荷特性的冬夏运行方式的合理性。     

基于粒子群-内点混合优化算法的区域综合能源系统可靠性评估

区域综合能源系统(integrated community energy system,ICES)的发展将电、气、热等能源联系得更加紧密。文章在能源集线器模型基础上,结合蒙特卡洛系统状态抽样方法,提出了一种基于粒子群-内点混合优化算法的区域综合能源系统可靠性评估算法。该算法通过结合粒子群算法和内点法的优劣势互补,可较准确计算目标区域综合能源系统可靠性量化指标。之后详细分析了可再生能源渗透率对区域综合能源系统可靠性的影响。     

基于生物质热电混合供能的城镇综合能源双层优化

生物质发电相当于小型火电,单独发电时效率低,且现有研究对含生物质热电联产机组系统的优化调度关注较少。针对上述问题,提出了适用于城镇综合能源系统的多种新能源高效消纳的综合能源运行双层优化方法。通过补燃设备调整热天然气和生物质电联产机组的运行状态,建立可补燃生物质热电联产运行模型;研究了多个可补燃热电联产机组的联合控制,分别以综合供能费用和能源利用效率作为上下层优化目标,同时对热电联产机组间的能源分配调度和各热电联产机组内部运行状态进行优化,构建包含光伏生物质和天然气在内的区域能量枢纽双层优化模型。算例验证了可补燃的生物质热电混合供能对提高系统能效、降低供能费用的设计目标。     

海上油气工程微能系统的能效评估与优化运行

目前海上油气工程微能系统的能源利用效率缺乏有效评估手段,无法有效对比各运行方式下的能源利用效率,使得难以合理选择运行方式。为了优化海上油气工程微能系统的运行方式,根据系统的物质能量流结构,运用能源集线器矩阵建模方法,建立了海上油气工程微能系统的标准化模型;提出了海上油气工程微能系统的综合能效评估指标,并利用信息熵计算指标的权重分布情况;提出了综合考虑能效水平与经济性的海上油气工程微能系统优化模型,并对比了优化前后的能效指标值和综合能效评估结果。计算结果表明,优化运行方案能显著提高系统的能源利用效率,使综合能效评估结果最优。     

考虑随机性的区域综合能源系统多目标日前优化调度方法

为了满足终端用户对电力、天然气以及热能等多类型用能需求,实现对区域范围内的配电系统、配气系统以及能量中心（energy center, EC）系统的多维度优化调度和能量管理,同时考虑新能源发电设备以及负荷等不确定性因素带来的影响,该文提出了一种考虑随机性的区域综合能源系统（integrated community energy system, ICES）多目标日前优化调度方法。首先,构建了ICES中配电系统、配气系统以及EC系统的数学模型;随后,基于机会约束法构建了多目标随机优化数学模型,以最小化运行成本和温室气体及污染气体排放量为目标函数,采用NSGA-II优化算法对多目标随机优化问题进行求解;最后,针对一个典型的ICES进行考虑随机性的多目标日前优化调度分析。结果表明所提方法能够为系统调度员提供一系列可选方案,优化结果合理反映了随机性条件下ICES的运行特性,能够满足多种能源系统的潮流约束,实现了ICES在随机性条件下的经济环保运行。     

气网动态潮流下多能源网与能量枢纽的联合调度

天然气系统与电力系统的时间响应特性之间存在显著差异,若在综合能源系统优化调度模型中进一步融入天然气系统动态潮流模型,则能够更精确地描述其实际运行状态。为此,建立了考虑气网动态过程的电力-天然气耦合系统,该系统基于能量枢纽相耦合,并在能量枢纽中引入考虑负荷特性的需求响应模型,提出了考虑需求响应的多能源网与能量枢纽的联合优化调度方法。通过对网络模型与能量枢纽模型进行线性化处理来降低模型复杂度,并采用分解求解法进行多能流潮流计算。以含有2个能量枢纽的综合能源系统为算例进行仿真分析,结果表明考虑气网动态潮流的模型能更准确地描述实际运行状态,且考虑需求响应对于降低峰谷差、提高经济效益效果显著。     

计及风电相关性的区域综合能源系统多时间尺度优化调度

为解决源荷不确定性和风电相关性导致区域综合能源系统调度结果可信度低的问题,以综合运行成本最小为目标,提出一种计及多时间尺度的区域综合能源系统调度模型。在日前阶段,提出计及风电相关性的两阶段鲁棒优化模型,使用列和约束生成法进行迭代求解。日内调度阶段考虑了冷热电响应速率的不同,提出基于模型预测控制的冷热电分层滚动优化模型,进一步消除源荷功率波动。仿真结果表明：计及风电相关性的鲁棒优化方法降低了保守性,提高了经济性;在冷热电分层优化时使用模型预测控制,实现了区域综合能源系统的经济及稳定运行。     

基于改进Petri网的区域综合能源系统能耗建模及优化运行分析

区域综合能源系统包含的设备和负荷类型众多,设备之间的耦合方式多样,在实际运行中往往难以确定最优的供能方式。从能耗分析的基本原理出发,结合带时间约束的模糊有色Petri网特定的建模原则,提出一种区域综合能源系统能耗优化推理模型。该模型在满足负荷需求和基本运行条件下,从综合能源系统运行成本、污染物排放量和一次能源消耗量3个方面对系统供能路径进行优化,通过对系统进行能耗仿真分析,从而得到不同需求场景下的最优供能方式。最后以某实际区域综合能源系统为例,验证了所建模型的有效性和实用性。     

基于区间理论的油田综合能源系统优化规划

针对油田的能源结构和用能负荷的特征,构建了油田综合能源系统架构;考虑可再生能源出力的不确定性和油田多元负荷用能的随机性,建立了光伏、光热出力的区间模型,热负荷区间模型和基于价格型响应的电负荷区间模型;通过分析设备投资成本的时间价值和区域碳中和途径,建立一种计及源荷不确定性的综合能源系统规划模型,并结合仿射算法和区间序关系,将不确定性优化问题转化为确定性的多目标优化问题进行求解。算例分析表明,油田综合能源系统架构符合油田能源禀赋和负荷实际耦合情况,设备配置方案投资回收年限短,不确定性权重系数越高,投资越大,年净收益区间越大,结果验证了规划方法的有效性。与传统鲁棒凸规划优化方法相比,所提方法为决策者提供了满足区间约束的解集,避免了规划方案的保守性。